А.В. Фоломеев

Главная задача кожухов для камер видеонаблюдения - создание благоприятных условий для функционирования встраиваемого оборудования. В данной статье описаны основные характеристики различных типов термокожухов и используемые в них технические решения.

Условия функционирования телекамер

Прежде чем перейти к рассмотрению характеристик защитных кожухов, остановимся на факторах, которые определяют благоприятные условия функционирования видеокамеры.

• Наличие прочной герметичной оболочки, защищающей камеру и объектив от попадания пыли, воды и от риска механического повреждения. Степень защиты от вредных воздействий внешней среды является технической характеристикой всех типов кожухов и в соответствии с международными стандартами маркируется кодом IP. Оптимальной для систем наружного видеонаблюдения является степень защиты, соответствующая коду IP66 (полная защита от пыли, защита от сильных струй воды со всех направлений). В системах видеонаблюдения, установленных в помещениях, степень защиты может быть понижена до IP64 (полная защита от пыли, защита от брызг с любых направлений).

   

• Температура внутри кожуха, соответствующая диапазону рабочих температур встраиваемого оборудования. Подавляющее большинство CCTV-телекамер надежно функционируют при температурах от -10 до +50 ºС. Еще более теплолюбивыми являются IP-камеры, у которых нижние значения рабочих температур колеблется в пределах от 0 до +5 ºC. Задачу поддержания температуры во внутреннем объеме в заданных пределах решают гермокожухи, оснащенные системой подогрева (термокожухи). Важнейший параметр термокожухов - диапазон температур окружающей среды, при котором внутри термокожуха обеспечивается поддержание температуры, не выходящей за пределы рабочего диапазона температур телекамеры. Если это не оговорено особо, то при указании диапазона рабочих температур термокожуха исходят из предположения, что в нем устанавливается CCTV-камера.
• Относительная влажность воздуха внутри термокожуха, исключающая вероятность образования конденсата. Конденсат атмосферной влаги не только опасен для электронных схем телекамеры, но и в случае выпадения его на стекле смотрового окна термокожуха способен сделать передаваемое камерой изображение трудноразличимым.
• Защищенность от действия электромагнитных полей и помех, которая может быть обеспечена в случае использования термокожуха с заземленной соответствующим образом металлической оболочкой.
• Возможность расположения рядом с телекамерой вспомогательных устройств, таких как: источник питания телекамеры; передатчик видеосигнала по кабелю типа "витая пара"; устройство защиты телекамеры от поражения высоким напряжением по линии видеосигнала ("грозозащита"). Установка перечисленных и других аналогичных устройств внутри термокожуха (в непосредственной близости от телекамеры) позволяет защитить данные устройства от вредных воздействий внешней среды, уменьшив при этом уязвимость их взаимосвязей с телекамерой.

Типы термокожухов

Все термокожухи, несмотря на их многообразие, могут быть условно поделены на две группы. Самую многочисленную составляют универсальные термокожухи. В другую группу входят термокожухи специального назначения. Помимо обеспечения перечисленных выше условий благоприятного функционирования телекамеры, они учитывают специфику конкретных условий эксплуатации, которые часто по определенным параметрам можно назвать экстремальными.

Универсальные термокожухи

Необходимо сразу оговориться, что таких универсальных термокожухов, которые могли бы использоваться для любых камер в разных климатических зонах, не существует. Этот термин применяется здесь условно. Универсальные термокожухи имеют достаточно существенные отличия по ряду эксплуатационных характеристик, которые необходимо учитывать при выборе данного вида оборудования. К таким характеристикам относятся:

• диапазон температур окружающей среды, при которых внутри термокожуха обеспечивается поддержание температуры, не выходящей за пределы рабочего диапазона температур телекамеры; диапазон рабочих температур термокожуха должен соответствовать климатическим условиям территории, на которой устанавливается система видеонаблюдения (для российских условий первостепенное значение имеет, конечно, нижний предел рабочих температур термокожуха);.
• степень защиты от вредных воздействий внешней среды;
• напряжение питания термокожуха, выбираемое исходя из действующих на объекте правил электробезопасности и типа имеющейся системы безаварийного питания;
• электрическая мощность, потребляемая термокожухом, от которой зависит стоимость системы электроснабжения;
• надежность и функциональность системы обогрева;
• внутренний полезный объем;
• материал, из которого изготовлен термокожух;
• наличие встроенного источника питания телекамеры и других дополнительных устройств;
• удобство монтажа и состав комплекта поставки.

Термокожухи специального назначения

В термокожухах, отнесенных нами к этой группе, часто используются очень интересные технические решения, учитывающие специфику условий эксплуатации и (или) встраиваемого оборудования.

Основное отличие термокожухов, предназначенных для эксплуатации в условиях морского и приморского климатов, промышленных и химических производств, состоит в их способности длительное время противостоять коррозии, вызываемой наличием в окружающей среде агрессивных веществ (таких, к примеру, как сернистый газ и хлориды). Как правило, корпусы, монтажные и крепежные элементы таких термокожухов изготавливаются из нержавеющей стали. Долговечность термокожухов из нержавеющей стали в несколько раз выше, чем у лучших представителей универсальных термокожухов, выполненных из алюминиевых сплавов с применением порошкового покрытия.

Взрывозащищенные термокожухи

Взрывозащищенные термокожухи предназначены отнюдь не для защиты телекамеры от взрыва. Их задача заключается в устранении или затруднении возможности воспламенения взрывоопасной среды, окружающей термокожух. Логичнее было бы назвать эти термокожухи врывобезопасными. Возможно, путаница произошла из-за того, что английское "explosion proof" можно перевести на русский язык и как "взрывобезопасный", и как "взрывозащищенный".

Как бы там ни было, в соответствии с действующими нормативными документами во взрывоопасных зонах следует использовать взрывозащищенное оборудование.

Взрывоопасными производствами на сегодняшний день являются не только предприятия нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплексов, химической, атомной и горнорудной промышленностей, характеризующиеся наличием сложных технологических процессов, в которые вовлечено большое количество людей. Взрывоопасные зоны могут встречаться на предприятиях по производству продуктов питания (мукомольные), целлюлозно-бумажных комбинатах, на предприятиях по производству строительных материалов. Такие зоны могут присутствовать в структуре предприятия любой отрасли в виде складов ГСМ, участков по окраске и т.п.

Поскольку на этих предприятиях в процессе производства существует риск образования взрывоопасных смесей с воздухом, необходимо предпринять специальные меры, направленные на предотвращение возможности воспламенения этих смесей в результате работы оборудования систем видеонаблюдения. Эти меры должны защитить предприятие, технологическую установку и, самое главное, человеческую жизнь.

Взрывозащищенные термокожухи (как и все электрооборудование этого класса) должны иметь сертификат российского органа по сертификации взрывозащищенного оборудования. В силу существования национальных отличий в требованиях к взрывозащищенному оборудованию в системе ГОСТ Р 51330, наличие международного сертификата не является достаточным условием для применения оборудования зарубежного производства. Следует отметить, что далеко не все иностранные изготовители взрывозащищенных термокожухов считают целесообразным проводить дополнительную сертификацию своего оборудования в России. Существует три уровня взрывозащиты электрооборудования:

• электрооборудование повышенной надежности против взрыва - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы; маркировка взрывозащиты начинается с цифры 2;
• взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при вероятных повреждениях, кроме повреждения средств взрывозащиты;
• особовзрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты.

Показателем особовзрывозащищенного оборудования является наличие цифры 0 в его маркировке.

Чем выше уровень взрывозащиты (чем меньше цифра, с которой начинается маркировка), тем шире сфера применения оборудования. Особовзрывозащищенное оборудование может использоваться в любых зонах, в том числе и самых опасных.

Существует несколько видов взрывозащиты, которые отличаются принципами устранения возможности воспламенения окружающей врывоопасной смеси. Для создания камер видеонаблюдения для взрывоопасных зон чаще всего используются термокожухи с видом защиты "взрывонепроницаемая оболочка" (защита вида "d" по ГОСТ Р 51330.1--99). В этом случае взрывозащищенность достигается тем, что телекамера и все электрические части термокожуха заключены во взрывонепроницаемую оболочку, которая выдерживает давление взрыва внутри нее и исключает передачу взрыва в окружающую среду. Термокожухи с видом защиты "взрывонепроницаемая оболочка" удобны тем, что в них может быть установлены любые телекамеры и объективы (они не участвуют в процессе сертификации).

Защита смотрового стекла от загрязнения

Достаточно серьезной проблемой систем видеонаблюдения является поддержание чистоты смотрового окна термокожухов. В некоторых областях применения (видеонаблюдение на транспорте и на производствах с повышенной запыленностью атмосферы) необходимость в очистке стекла возникает настолько часто, что становится целесообразным использование специальных технических средств. Выбор конкретного способа защиты стекла во многом определяется условиями эксплуатации. Приведем лишь некоторые примеры.

• Очиститель с омывателем и щеткой, напоминающей уменьшенную копию щетки очистителя лобового стекла автомобиля. Такие очистители достаточно эффективны и позволяют бороться не только с грязью, но и с брызгами и со снегом. Однако термокожухи с очистителем стекла требуют регулярного проведения регламентных работ, связанных с заменой щеток и дозаправкой омывающей жидкости.
• Пневматические бленды создают перед смотровым стеклом избыточное давление, "воздушный барьер", препятствующий отложению грязи и пыли. Разумеется, применить такую защиту можно только в случае наличия на объекте промышленной пневмосети или при возможности использования компрессора.
• Пассивная бленда представляет собой трубу, плотно прилегающую к передней крышке термокожуха. Бленда вместе с передней крышкой образуют "тупик" для восходящих потоков воздуха. При этом не существует сил, которые заставили бы воздух, содержащий пыль и взвесь грязи, стремиться дойти до конца этого "тупика". Эффективность пассивной бленды тем больше, чем она длиннее. При этом нужно учитывать, что длина бленды ограничивается углом обзора камеры. Таким образом, пассивные бленды наиболее эффективны для узкоугольных уличных телекамер. Одновременно бленда повышает антивандальную защищенность стекла, а при существенной длине еще и улучшает контрастность изображения за счет исключения боковой засветки.

Защита от радиационного излучения

Термокожухи для защиты телекамер от воздействия радиационного излучения встречаются очень редко, так как применяются только в странах, использующих ядерные технологии. Наиболее чувствительным к радиационному излучению элементом является ПЗС-матрица телекамеры. Под воздействием радиоактивных частиц в матрице "выбиваются" отдельные пиксели. Функциональное назначение ПЗС-матрицы в составе телекамеры - регистрация изображения - не позволяет защитить ее свинцовой оболочкой. Поэтому в радиационностойких термокожухах используют сразу два принципа защиты:

• телекамера заключается в свинцовую защитную оболочку, в которой оставлено окно для оптических лучей;
• при помощи зеркала оптическая ось преломляется на 90º. Такие меры исключают прямое попадание радиоактивных частиц на ПЗС-матрицу. Надежность защиты телекамеры зависит от энергетического спектра радиоактивного излучения. Для частиц с высокой энергией свинцовая оболочка кожуха не является препятствием. В этом случае можно говорить только о снижении вероятности поражения ПЗС-матрицы и соответствующем увеличении срока службы телекамеры.

Термокожухи для IP-камер

Данный вид термокожухов учитывает некоторые конструктивные особенности IP-камер.

Во-первых, IP-камеры более "теплолюбивы", чем CCTV-камеры. Нижний предел диапазона их рабочих температур расположен на 10-15 градусов выше, чем у аналоговых телекамер. В связи с этой особенностью при установке IP-камеры в обычный термокожух нужно либо скорректировать климатические параметры получившейся уличной камеры, либо повысить эффективность системы обогрева. Во-вторых, одним из преимуществ IP-видеонаблюдения принято считать сокращение стоимости кабельных систем, что объясняется использованием одного кабеля для передачи видеоизображения и для питания камеры. Эта технология получила название Power over Ethernet (PoE) и широко используется в системах, функционирующих внутри помещений. Однако для систем наружного видеонаблюдения применение технологии PoE не дает особых преимуществ, так как этот стандарт не позволяет передавать электрическую мощность, достаточную для питания камеры и системы обогрева термокожуха одновременно. В ближайшее время ожидается появление нового стандарта (HiPoE), который позволит передавать по кабелю типа UTP мощность, достаточную для функционирования уличной IP-камеры.

Термокожухи для тепловизоров

По мере роста популярности тепловизионного оборудования все более востребованными становятся термокожухи для тепловизоров. Тепловидение - технология, позволяющая обнаруживать людей и другие объекты в полной темноте, благодаря использованию для фиксации изображения дальнего ИК-диапазона. Обычное стекло не пропускает этот диапазон, поэтому в термокожухах для тепловизоров смотровые окна изготавливаются из прозрачных материалов в области спектра 7-14 мкм.

Вандалозащищенные термокожухи

Эти термокожухи, как правило, используются в местах, где нет возможности установить их на высоте, делающей телекамеры недоступными (например, подземные переходы и коридоры метро с низкими потолками).

Не стоит рассчитывать, что вандалозащищенный термокожух может защитить телекамеру от настоящих вандалов. Вывести телекамеру видеонаблюдения из строя достаточно просто, например, закрасив смотровое окно. Поэтому нет смысла помещать ее в некий сверхпрочный кожух. Вандалозащищенные термокожухи, скорее, защищают телекамеру от случайного повреждения или от спонтанных хулиганских действий. Их отличает наличие корпуса с повышенной прочностью, внутри которого находится устройство наведения телекамеры, и ударостойкого стекла.

Степень прочности кожуха в соответствии с международным стандартом EN 50102 маркируется кодом IK (IK00…IK10). Корпус с максимальной степенью защиты (IK10) должен выдерживать удар с энергией 20 Дж. К сожалению, эта классификация не действует в России. В нашей стране требования к устойчивости кожухов для телекамер к несанкционированным действиям определяет ГОСТ Р 51558-2000. В соответствии с этим стандартом термокожух имеет повышенную устойчивость к несанкционированным действиям только в том случае, если он выдерживает удар с энергией 90 Дж. Учитывая, что эти требования распространяются и на смотровое окно, их можно назвать очень жесткими и вряд ли оправданными.

Охлаждаемые термокожухи

Термокожухи с охлаждением призваны решать задачу создания благоприятных условий эксплуатации телекамеры при повышенной температурые. Температура выше 50 ºC также вредна для телекамеры, как и мороз.

Необходимость использования охлаждаемых термокожухов часто возникает при создании систем видеонаблюдения за технологическими процессами в горячих цехах. В производственных условиях проще всего использовать в качестве охладителя обычную водопроводную воду. Корпус термокожухов с водяным охлаждением представляет собой двустенную трубу, между стенками которой циркулирует охлаждающая его вода. Такие термокожухи позволяют создавать комфортные условия эксплуатации телекамеры при температуре окружающего воздуха до 200 ºC, а при использовании кварцевого стекла - до 400 ºС.

Серьезной задачей является разработка охлаждаемых термокожухов для систем наружного наблюдения в условиях жаркого климата. Изготовителям термокожухов не удалось пока найти такого технического решения по охлаждению внутреннего пространства термокожухов, которое могло бы использоваться в массовых масштабах. Достаточно сомнительным решением является установка внутри термокожуха вентилятора. Как и любой потребитель электроэнергии вентилятор является источником тепла, отвести же избыточное тепло, выделяемое внутри замкнутого пространства термокожуха, он не в состоянии.

Перспективные области применения

Очень интересной и перспективной областью для применения телекамер является их использование в составе военной техники и для создания систем охранного телевидения военных объектов. Военные стандарты предъявляют более жесткие требования по надежности, механической прочности и морозостойкости оборудования. В нашей стране уже разработаны термокожухи, удовлетворяющие этим высоким требованиям.

Вопрос выбора

Мы кратко остановились на основных технических характеристиках различных типов термокожухов, однако при выборе оборудования для систем видеонаблюдения нужно учитывать не только их технические параметры, но и срок гарантии, способность изготовителя оказывать сервисные услуги и предоставлять профессиональную консультацию по всему модельному ряду. Следует принимать во внимание и тот факт, что термокожухи российского производства в большей степени адаптированы к нашим климатическим условиям.

 Источник: sec.ru